ГИДРАВЛИКА (МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ)

где m – масса жидкости, кг; V0 – о ъём жидкости, м3.

Плотность воды при температуре +4 °С максимальная и равна 1000 кг/м3. Другие значения плотности воды в зависимости от температуры можно найти в справочных данных на с. 62. Легко заметить, что плотность воды зависит от температуры незначительно. В большинстве гидравлических расчётов свойствами сжимаемости и температурного расширения жидкостей пренебрегают. Например, для воды

8

Вязкость

Вязкость – это свойство жидкости проявлять внутреннее трение при её движении, обусловленное сопротивлением взаимному сдвигу её частиц. В покоящейся жидкости вязкость не проявляется. Количественно вязкость может быть выражена в виде динамической или ки-

Снематической вязкости, которые легко переводятся одна в другую.

Вязкость динамическая измеряется в Па·с.

Вязкость к немат ческая (м2/с) связана с динамической так:

отлич . (4)

правочные данные по вязкости воды в зависимости от температуры можно найти на с. 62. Зависимость уже более существенная, в е от плотности. Для всех жидкостей характерно, что зависи-

мость вязкостибАот температуры о ратная и нелинейная.

Гидростатика

Гидростат ка – это раздел гидравлики (механики жидкости), изучающий покоящиеся жидкости. Она изучает законы равновесия жидкости и распределения в ней давления. Основные величины, используемые в гидростатике, – это давление p и напор H. Рассмотрим их.

ГидростатическоеДдавление

Гидростатическое давление p – это скалярная величина, характеризующая напряжённое состояние жидкости. авление равно модулю нормального напряжения в точке:

1.Давление в покоящейся жидкости на контактеИс твёрдым телом вызывает напряжения, направленные перпендикулярно к поверхности раздела.

2.Давление в любой точке жидкости действует одинаково по всем направлениям. Это свойство отражает скалярность давления.

9

10

Приборы для измерения давления

Давление в жидкости измеряют приборами:

– пьезометрами,

– манометрами,

Сного. Для змерен я в жидкости полного давления p необходимо к манометр ческому давлению pман прибавить атмосферное давление pатм, снятое с барометра. Часто в гидравлике атмосферное давление

– вакуумметрами.

Пьезометры и манометры измеряют избыточное или манометри-

ческое давлен е, то есть они работают, если полное давление в жид-

кости превышает вел ч ну, равную одной атмосфере pатм = 1 кгс/см2= = 0,1 МПа. Эти пр боры показывают долю давления сверх атмосфер-

считаетсятрубку, н жняя часть которой сообщается с исследуемой точкой в жидкости, где нужно измерить давление (например, точка А на

вел ч ной постоянной pатм = 101 325 100 000 Па. Пьезометр о ычно представляет собой вертикальную стеклянную

рис. 3), а верхняя её часть открыта в атмосферу. Высота столба жидкости в пьезометре hp является показанием этого прибора и позволяет

бораторных исследований. Их верхнийДпредел измерения ограничен высотой до 5 м, однако их преимущество перед манометрами состоит в непосредственном измерении давления с помощью пьезометрической высоты столба жидкости без промежуточных передаточных ме-

ханизмов.

В качестве пьезометра может быть использован любой колодец, котлован, скважина с водой или даже любой замер глубины воды в

11

Преимуществами манометров перед пьезометрами являются более широкие пределы измерения, однако есть и недостаток: они тре-

буют контроля их показаний. Манометры, выпускаемые в последнее время, градуируются в единицах СИ: МПа или кПа (см. с. 62). Однако всё ещё продолжают применяться и старые манометры со шкалой в

Скгс/см2, они удобны тем, что эта единица равна одной атмосфере (см. с. 9). Нулевое показание любого манометра соответствует полному давлен ю p, равному одной атмосфере.

Вакуумметр по своему внешнему виду напоминает манометр (см. рис. 4). Показывает он ту долю давления, которая дополняет полное давлен е в ж дкости до величины одной атмосферы. Вакуум в жид-

– это не пустота, а такое состояние жидкости, когда полное давлен е в ней меньше атмосферного на величину pв, которая измеря-

ниемВеличина. бытьвакуума pв не может больше одной атмосферы, то есть предельное значение pв=100 000 Па, так как полное давление не может быть меньше а солютного нуля.

то есть вакуум – это разность между атмосферным и полным давле-

Для закрепленияАпонятий пьезометрической высоты h , манометрического pман или избыточногоДpизб давления и вакуума ppв приведём примеры снятия показаний с приборов:

– пьезометр, показывающий hp = 160 см вод. ст., соответствует в единицах СИ избыточному (манометрическому) давлению pизб = pман =

– вакуумметр, показывающий pв = 0,04 МПа, соответствует полному давлению p = 100 000 – 40 000 = 60 000 Па, что составляет 60% от атмосферного pатм.

Эти примеры можно решать «в уме», если для перевода единиц давления и напора использовать соотношение, приведённое на с. 9. Рекомендуется заучить наизусть упомянутое соотношение связи единиц давления в различных системах измерения.

12